高性能なレーダーは、なぜ目標を正確に捉えることができるのか？

　2020年8月、日本製レーダーがフィリピン軍に採用されることが決まった。｢日本の防衛装備、初めての輸出！｣と話題になった国産レーダーだが、レーダーといえば、天気予報から野球の球速測定、最近ではクルマの自動運転技術など、私たちの暮らしに身近な装置。しかし、なぜ、見えないモノの位置や速度などが分かったりするか、疑問に思うことはないだろうか。

　これまで、「レーダーはどのようにして目標を探知しているのだろうか？」という基本的な原理や仕組み、またレーダーが電波を送信・受信するには、必要不可欠なアンテナについて解説してきた。

　今回は、レーダーが目標までの方位や距離を探知する仕組みについて説明しよう。高性能のレーダーとは、どのようなレーダーをいうのだろうか？

発射する電波の幅やパルスの長さによって探知差が出る

　分かりやすい「レーダーの性能」といえば探知可能距離だが、これはさまざまな要因の組み合わせによって決まる。レーダー自体が関わるところでは、送信する電波の出力が大きく、反射してきた電波が微弱なものでも検出できれば探知可能距離が長くなる。また、電波は周波数が上がると減衰しやすくなり、遠くまで届かない。そのため、周波数が低い電波を使用するほうが探知可能距離は伸びる。ただし、距離や探知目標の数を正確に把握するには、周波数が高いほうが有利だ。

　次に探知される側では、電波を反射しやすい形状や素材なのか、否かという違いが探知に影響する。形状などを工夫することで、探知を困難にするのがステルス技術だ。

　探知目標がいることが分かっても、薄ぼんやりとしか分からないのと、明瞭に分かるのとでは有用性が違う。

　複数の探知目標が密集していたときに、個別に探知できるか、全部をひとまとめとして単一の目標と認識してしまうかという違いもある。それを示す言葉が「分解能」で、距離を正確に測る能力を意味する「距離分解能」と、方位を正確に測る能力を意味する「方位分解能」がある。

　電波の周波数以外にも、発信する電波のパルス幅（1つのパルスの送信時間）やパルス繰り返し数（パルスの送信頻度）、電波を発射するアンテナのビーム幅などが分解能に影響する。一般的な傾向として、高い分解能が要求されるレーダーほど、指向性の鋭いアンテナを使用し、発射する電波のパルス幅は狭くなる。

距離分解能

「距離分解能」は、発射する電波のパルス幅によって変化する。パルス幅が広い場合は、飛行機3機（〇）からの反射が1つのパルスの中に含まれるので、レーダー上では1機として探知されることになる。

　パルス幅が狭い場合、△〇□の飛行機を区別して探知することができる。このように、発射するパルス幅によって、探知した目標がどれだけ離れているか細かに知ることができる。

方位分解能

「方位分解能」は、発射する電波の幅によって変化する。発射する電波幅が広い場合は、広い範囲を探知することができるが、もし等距離に複数の目標が存在している場合、レーダーでは1つの目標として探知してしまう。

　しかし、発射する電波幅が狭い場合は、個々の目標を区別して探知することができる。このように、発射する電波幅によって、探知した目標の方向を細かに知ることができる。

（MAMOR2021年2月号）

＜文／井上孝司　イラスト／akinori　washida＞

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